[发明专利]柔性成型体及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种柔性成型体及其制备方法和应用。制备方法包括：取具有贯通的通孔的基材；在基材的第一表面涂覆第一金属涂层；在通孔中的靠近第一金属涂层的位置填充金属物质；在基材的第二表面涂覆第二金属涂层；在第二金属涂层，或者第一金属涂层和第二金属涂层的远离基材的表面涂覆光刻胶层；依据柔性成型体的配列方式，去除部分第二金属涂层和该部分第二金属涂层表面的光刻胶层，以使得部分通孔裸露出；在裸露出的通孔中填充光刻胶；去除剩于的第二金属涂层以及第二金属涂层表面的光刻胶层；腐蚀基材，并去除通孔中的金属物质，得到制备柔性成型体的模具；在模具中添加柔性聚合物溶液后固化。该柔性成型体与生物体之间的黏附性优异。

技术领域

本发明涉及一种柔性成型体及其制备方法和应用，属于柔性黏附材料领域。

背景技术

柔性电子的出现，彻底颠覆了传统电子的固有形态，它非常的轻薄柔软，甚至可以接近生物组织本身的材料特性，可以在拉伸延展、弯曲扭转的工况下而不影响本身的性能。柔性的设计，极大的扩展了电子器件在生物传感、软体机器人等方面的应用。相比于传统硬的电子传感器，柔性电子能够良好的适应生物体本身的机械特性，提高贴合程度和舒适度，有利于长期的检测降低外部噪音的干扰，使得测量信号更加准确。

目前柔性电子的柔性成型体大多基于柔性聚合物材料，如聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚酰亚胺(PI)等，但这些材料本身并不具有粘性。为了使得柔性电子器件和生物体进行有效的贴合，除了依靠材料本身和生物体之间的范德华力之外，只能额外的利用胶带或者绷带进行贴合，即使这样，很多时候粘合效果依然不好。为此亟待开发一种本身就可以和生物体能够进行贴合的柔性成型体。

自然界的生物体的精巧构造为科技的发展提供了很多灵感，其中壁虎飞檐走壁就是非常典型的一种。通对壁虎脚的研究，人们发现，在微观尺度下，壁虎脚表面布满着一束束长度在30～130μm，直径为5μm的刚毛阵列，而每一根刚毛的末端又分岔为100～1000根绒毛，每根绒毛长度及宽度方向的尺寸约为200nm，厚度约为5nm。这些具有分级构造的微毛结构本身也不具有粘性，但通过极大地增加和接触物的接触面积，从而增加了两者之间的范德华力，从而提高了宏观的黏附性。也就是说通过材料进行仿壁虎脚的刚毛结构设计，就可以提高材料的黏附性。

目前，用于仿壁虎脚结构设计的刚毛材料包括有机聚合物如聚酰亚胺(PI)、聚氨酯(PU)、硅橡胶(PDMS)、光刻胶等以及无机的碳纳米管(CNT)。前者聚合物主要通过模板浇筑或者直接刻蚀的方法进行制备，但是很难做到纳米尺度，一般都在微米以上。后者碳纳米管主要通过阳极氧化铝(AAO)模板进行化学生长，每根刚毛的直径为几百纳米，高度为几十到几百微米，但是一般只有一层难以形成多级结构，黏附性较差。

引用文献[1]提供了一种仿生柔性干电极及其制作方法，包括导电仿生电极片和外部接口：所述导电仿生电极片表面具有仿壁虎的刚毛结构。一种仿生柔性干电极有三接结构，电极片的第一级和第二级追过微倒模的工艺能备，用PDMS制备一个具有两级结构的模具，将PDMS和碳纳米管CNT的混合物CPDMS填入模具，待CPDMS固化后，取下CPDMS制备的有两级结构的薄膜，然后通过inking技术，在两级结构的薄膜的第二级上形成第三级。但是该导电仿生电极片的第一级高度为10微米-100微米，第二级高度为1微米-50微米。括导电仿生电极片的尺寸不能达到纳米结构，黏附性较差。

引用文献[2]提供了一种液压驱动柔性仿壁虎脚趾的制备方法，其具体结构包括由聚二甲基硅氧烷制备的上两个腔体，每个腔体主动层外表面有均匀梯形凹槽和螺旋缠线，两个腔体共用一个被动层，此被动层嵌有单层聚酯单丝网，脚趾底侧表面设置皮瓣条状凸起平面，凸起平面上贴附一层仿刚毛阵列黏附材料，以及导液管。该产品的结构复杂，制备方法较为复杂，且不适合用于柔性电子器件。

引用文献：

引用文献[1]：CN103330562A

引用文献[2]：CN109334802A